1. 조사 목적

21세기에 들어 세계의 항공기 시장은 글로벌화가 한층 가속화되고 사업 투자 규모도 더욱 확대되는 등 경쟁이 치열해지고 있다. 따라서, 국제 공동 개발 현장에서의 역할을 높이는 첨단기술 개발의 한층 더 촉진을 도모하는 것을 기반으로, 확고한 전략에 근거해 선정한 개발 프로젝트를 강력하게 추진하고, 다양한 형태의 국제 공동 개발 프로젝트의 촉진과 확대로 연계하는 체제 등을 구축해 가는 것이 중요한 과제가 되고 있다.

본 보고서는 항공기 등의 국제 공동 개발 사업의 한층 더 촉진과 적확한 수행을 위해, 국내외의 최신 기술개발 동향을 조사하고 필요한 정보를 수집해, 자료로서 종합 정리하는 것을 목적으로 하고 있다.

2. 기체 개발 동향

기체 개발 관련 주요 동향으로는, 3년 이상 늦어지고 있던 보잉사의 787형기의 형식 승인(TC) 취득과 취항 개시, 그리고 마찬가지로 개발이 1, 2년 늦어지고 있던 747-8 F/I형기의 형식 승인(TC) 취득이 잇따라 이루어진 점, 또 전 세계에 취항하고 있는 민간 항공기의 절반 이상을 차지하고 있는 A320형 시리즈기와 737형기가 모두 최신형 엔진을 탑재한 기체 개발을 단행한 점(A320NEO형기 및 737MAX형기) 등이다.

특히, A320NEO형기와 737MAX형기의 정식 개발 결정은 A320형기와 737형기의 새로운 설계형 후계기의 개발이 2025년 이후로 유보된 것을 의미하고 있으며, 이에 따른 차세대 중소형 민간기용 엔진 개발에서도 R-R사가 진행하고 있는 선진 2축/3축팬 엔진이나 구미에서 별도로 실시하고 있는 오픈 로터(open rotor)는 개발 계획은 재검토와 수정이 재촉당하게 되었다.

<에어버스사의 A320NEO 사양>

787형기와 마찬가지로 복합 재료를 많이 사용하고 있는 에어버스사의 차기 첨단 항공기 A350XWB형기 항공기 개발 프로그램은 787형기와 같은 문제로 지연되어, 2013년 첫 비행 시험과 취항이 몇 개월 지연되고 있는 상황이다.

한편, 향후에는 기체 및 장비품의 기술 연구개발 동향으로서 환경 기술, 기체 구조, 기체 시스템을 포함해 다음과 같은 항목이 조사 과제로서 중요해지고 있다.

□ 차세대 중소형 민간 수송기의 개발 동향(A350XWB, A320NEO, 737MAX)

□ 차세대 중대형 민간 수송기의 개발 동향(777-X 등)

□ 2대 메이커 이외에 소형기, 차기 리저널(Regional)기, 비즈니스기의 개발 동향(C-Series, MRJ, ARJ100, MC20, COMAC919 등)

□ 기체의 고효율화, 소음 저감 기술의 연구개발 동향

□ 환경 기술(탈(脫)크롬 등)의 기술 동향

□ 고강도 프리프레그(prepreg) 복합재의 동향

□ 저비용 복합재(RTM: Resin Transfer Molding 등)의 기술 동향

□ 열가소 복합재의 동향

□ EME(Electro Magnetic Effect) 대응 기술의 동향

□ 고강도 알루미늄 합금(Al-Li합금 등)의 개발 동향

□ 그 외 선진 금속재료(Mg합금, 티탄 합금 등)의 개발 동향

□ 선진 조종 시스템(경량화, 안전성 향상 등)의 동향

□ Modular avionics의 동향

□ More Electric(액추에이터, 방빙(防氷, anti-icing)시스템, 공기조절 시스템 등) 기술 동향

□ 光네트워크 기술(데이터 처리, Wire Harness 등)의 동향

□ 연료전지 등의 전기 시스템 기술의 동향

3. 항공 시스템, 항공 관제 관계

가. NextGen 및 SESAR

2011년 3월, FAA(미국 연방항공청)는 NextGen(Next Generation Air Transportation System)의 실행 계획의 최신판을 발표하였다. 이에 따르면, 현시점에서 NextGen이 진행하고 있을 계획의 하나는, ADS-B(Automatic Dependent Surveillance Broadcast)를 위한 지상 시설의 개발이다. ADS-B는 항공기가 자기(自機)의 위치 등을 정기적으로 발신하는 장치로, 이 신호를 수신하는 장치를 탑재한 항공기는 주변 항공기를 계기에 표시할 수 있다. 또, 지상에 수신기를 설치하면, 레이더와 마찬가지로 항공기의 위치를 감시할 수 있다. 미국에서는 2020년에 ADS-B 탑재가 의무화되어 항공기로의 탑재가 확산되고 있다. 향후, 항공 회사와 공동으로 그 외 과제에 대응해, 2018년까지 항공기의 운항 지연의 35% 개선을 목표로 하고 있다. 이에 따라, 항공회사 등은 2018년에 230억 달러의 이익, 14억 갤런의 항공 연료의 절감, 1,400만 톤의 CO2 배출 저감을 할 수 있을 것으로 전망되고 있다.

한편, SESAR(Single Europeon Sky ATM Research) Joint Undertaking은 2011년 3월, 암스테르담에서 개최된 ATC Global 2011 Conference에서 SESAR Forum을 통해 SESAR Release 2011을 발표하였다. 발표에서는 대략 300개의 SESAR 프로젝트의 지금까지의 초기 상황을 정리하고, 산업화와 다음 개발을 위한 실증 계획이 제시하였다. 또, 2011년 말까지 전 유럽의 SESAR 관계 기관에 의해 29개의 실증 시험이 완료된다고 기술되어 있다.

한편, SESAR, NextGen의 협력의 중요함이 인식됨에 따라, 2010년 1월, 유럽과 미국의 당국자는 SESAR, NextGen간의 SWIM(System Wide Information Management, 광역적 정보 시스템 관리)의 상호 운용성에 관한 가계약을 실시하였다.

나. CARATS 로드맵

일본 국토교통성은 2010년에 NextGen, SESAR에 상당하는 “장래의 항공교통 시스템에 관한 장기 비전(CARATS, Collaborative Actions for Renovation of Air Traffic Systems)”을 정리하였다. CARATS에서는 7개 항목, ①안전성 향상, ②항공교통량 증대로의 대응, ③편리성 향상, ④운항의 효율성 향상, ⑤항공 보안 업무의 효율성 향상, ⑥환경으로의 배려, ⑦항공교통 분야에서의 일본의 국제 존재감 향상과 구체적인 수치 목표를 설정하고 있다. 또, 달성도 평가를 위한 지표도 제시하고 있다.

또, 2011년에는 CARATS의 실현을 위한 로드맵을 작성하였다. 로드맵은 운용 개선(OI, Operational Improvement)에 관한 39개 시책과 이를 실현하기 위해 필요한 기술 등(EN, Enabler)에 관한 16개 시책으로 되어 있다. OI는 공역 편성, 운항전, 운항중, 운항후로 분류되어 있고, EN가 OI 전체를 지원하는 구조로 되어 있다. 각 시책은 대략 2025년까지 연구개발, 도입 의지 결정, 도입 준비 기간을 거쳐 실제 도입까지를 차트로 나타내고 있다.

다. GBAS

항공기의 진입 착륙은 GPS 단독 측위로는 불가능하다. ICAO(국제민간항공기구)는 GPS에 보강 시스템(Augmentation System)을 도입해, 모든 운항에 위성 항법을 도입할 방침을 정했다. 그 하나가 지상형 보강 시스템인 GBAS(Ground-Based Augmentation System)이다. GBAS는 진입 착륙하는 항공기를 경로로 유도하기 위해, 공항 내에 설치된 기준국으로부터 VDB(VHF Data Broadcast, 108∼117.975MHz)에 의해 보강 정보를 발신해, 국소적으로 GPS를 보강하는 협역 DGPS(Differential GPS)를 구성한다. GBAS에 의해, CAT-I로부터 CAT-III의 정밀 진입, 터미널 공역으로의 운항(곡선 패스의 설정), 진입 복행(復行, 착륙하려고 내려오던 비행기가 착륙을 중지하고 다시 날아오름), 출발 경로의 유도, 공항 내에서의 지상 주행의 유도 등이 가능해진다. GBAS의 실용화를 위해 안전성과 국제 표준에 준거한 프로토 타입의 개발이 완료되어, 2011년 7월에는 간사이공항에 설치된 GBAS 지상 시스템과 B787에 탑재된 GLS(GNSS Landing System)의 조합에 의한 검증 비행을 실시하였다.

라. Wide Area Multilateration

공항 용량의 증대에 수반해, 안전하고 효율적인 공항 운용 방식의 고도화가 요구되고 있다. 이를 위해, 일본에서는 전자항법기술연구소와 항공국이 Wide Area Multilateration(WAM)의 도입을 위한 연구를 진행하고 있다. 관련 기술로는 공항면에서의 Multilateration이 있다. 공항면 감시를 위한 공항면 탐지 레이더 ASDE(Airport Surface Detection Equipment)는 항공기의 식별 정보를 얻을 수 없고, 성능이 기후에 의존하며, 건물과 간섭하는 등의 문제가 있었지만, Multilateration을 통해 항공기 트랜스폰더(transponder)로부터 송신되는 신호를 3국(局) 이상의 지상 수신국에서 수신하고, 항공기의 식별과 위치 정보를 얻을 수 있다. 센다이 공항에서 기초적인 평가 시험을 실시하고, 간사이공항, 나리타공항, 하네다공항에서 평가용 장치를 이용한 도입 시험을 실시하고 있다. 이를 공항 주변 공역의 감시로까지 적용한 것이 “Wide Area Multilateration”이다. 터미널 레이더를 대신해, 항공기 트랜스폰더가 송신하는 항공기 충돌 방지 장치 ACAS(Airborne Collision Avoidance System)로부터의 신호와 2차 감시 레이더 SSR(Secondary Surveillance Radar)의 응답을 복수의 수신국에서 검출해 항공기의 위치 정보를 얻는다.